一种用于蓝宝石晶体生长的洗晶结构的制作方法

本发明是关于蓝宝石晶体生长炉辅助设备领域，特别涉及一种用于蓝宝石晶体生长的洗晶结构。

背景技术：

目前国际上主流的蓝宝石晶体生长工艺是泡生法、提拉法、导模法以及热交换法，而泡生法工艺生长的蓝宝石晶体约占目前市场的70％。低成本、高质量地生长大尺寸蓝宝石晶体已成为当前面临的迫切任务。泡生法是将一根受冷的籽晶与熔体接触，如果界面的温度低于凝固点，则籽晶开始生长。为了使晶体不断长大，就需要逐渐降低熔体的温度，同时下放并旋转晶体以便改善熔体的温度分布，也可以缓慢的或者分阶段的上体晶体，以扩大散热面。

在蓝宝石晶体生长过程中，由于化料时，会出现大量的氧化物，该氧化物在凝结在籽晶表面，如果不去除，会直接影响到晶体的生长排列，从而直接影响到整个晶体的质量。故而，在引晶过程中，往往需要技术人员将籽晶插入溶液内，并且进行迅速的来回搅拌，洗去凝结在籽晶表面的氧化物。

目前蓝宝石籽晶的洗晶的方法有两种，一种是通过转动籽晶杆带动籽晶旋转，另一种是通过抓住籽晶杆外侧的焊接波纹管，通过波纹管的变形来重击里面的籽晶杆。但是，转动籽晶杆往往会因为转动的速度不够快和籽晶与溶液的摩擦不够大，无法完全洗干净表面的氧化物；通过波纹管的重击，往往会因为无法完全掌握好力度，使得重击力度过大，导致籽晶断裂，同时也直接影响到了焊接波纹管的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构设计简单、成本低廉，能用于去除自动引晶前籽晶表面氧化物的洗晶结构。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于蓝宝石晶体生长的洗晶结构，能对籽晶杆进行清洗，所述用于蓝宝石晶体生长的洗晶结构包括安装架、卡紧套、导向盘、转动盘、波纹管；

所述安装架是底面是正方形的直四棱柱结构，且安装架的底面中部开有通孔，卡紧套穿设在安装架的通孔中；所述卡紧套为管型结构的卡紧套，卡紧套的中部开有圆形的中间孔，中间孔内相对开有两个缺口，籽晶杆从卡紧套的中间孔穿过，且当卡紧套旋转时，籽晶杆能够卡在两个缺口里实现卡紧；安装架的侧面分别开有两个与通孔连通的安装孔，一个安装孔上装设有观察玻璃，用于通过观察玻璃观察卡紧套的状态，另外一个安装孔用于穿入转动盘的轴；

所述导向盘为圆环结构的导向盘，转动盘安装在导向盘上，且转动盘能在导向盘上做旋转运动；转动盘的轴依次穿过导向盘的内圆孔、安装架的一个安装孔与卡紧套连接，能通过带动卡紧套转动，实现卡紧套对籽晶杆进行卡紧或者脱开；且在转动盘的轴与导向盘的内圆孔之间安装有密封圈，用于实现转动盘与导向盘的密封连接；

所述波纹管安装在导向盘与安装架之间，所述转动盘的轴装设在波纹管中；且在波纹管与导向盘连接处、波纹管与安装架的连接处，分别设置有密封圈，用于保证籽晶杆处在密封真空的环境；

导向盘的外圆周上设有两个耳朵结构，每个耳朵结构的中心位置开有一个(直径为12mm的)通孔，且两个耳朵结构的通孔中心点与导向盘的外圆中心点处于同一条水平线上；耳朵装置利用耳朵结构中心的通孔与导向盘连接；

所述耳朵装置包括直线轴承、导向杆、左侧固定板、右侧固定板、调节螺钉、手柄；所述导向杆设有两根，且两根导向杆分别固定在左侧固定板、右侧固定板之间，所述直线轴承设有两个，分别安装在对应的导向杆上，直线轴承能在导向杆上做直线运动；两个直线轴承分别安装在导向盘耳朵结构的对应通孔中，使直线轴承能带着导向盘一起运动；所述手柄的一端穿过右侧固定板连接在导向盘上，手柄能推动导向盘沿着导向杆做直线运动；所述调节螺钉有四个，分别安装在左侧固定板、右侧固定板上，即左侧固定板、右侧固定板上各安装有两个调节螺钉，通过(扳手)调节调节螺钉在左侧固定板、右侧固定板上的拧入螺钉长度，并保证同一块固定板上两个调节螺钉的拧入螺钉长度一致，当控制导向盘沿导向杆直线运动时，碰到安装在左侧固定板或者右侧固定板上的调节螺钉即停下，进而实现对洗晶时籽晶杆摆动幅度的控制。

作为进一步的改进，所述当转动盘旋转30°时，卡紧套能够跟着转动并且将籽晶杆加紧；

旋转角度θ满足公式：θ＝arccos(d/l)，l²＝d²+h²；

其中，θ为卡紧套的旋转角度，d为籽晶杆直径，d为卡紧套的中间孔直径，h为卡紧套的中间孔高度。

作为进一步的改进，所述手柄的另一端能用于手动操作洗晶，或者通过在手柄的另一端安装自动设备(电机等)，实现自动操作洗晶。

本发明的工作原理：转动盘连接着卡紧套，通过卡紧套的转动，实现对中间籽晶杆的卡紧和放松；而转动盘安装在导向盘上，可以随着导向盘一起沿着导向杆做直线运动。当卡紧状态时，籽晶杆可以随着卡紧套一起随着导向盘沿着导向杆做来回运动，并且来回的幅度可以通过调节螺钉进行控制，实现其洗晶时的搅拌动作；当放松状态时，籽晶杆保持自由悬挂状态，称重传感器只对晶体的重量变化进行辨别。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明可实时控制洗晶幅度和频率，洗晶效果好。

2、本发明的操作手柄可采用电机等自动设备带动，实现自动洗晶，减少人工操作，降低人工失误造成籽晶断裂等风险。

3、本发明结构简单，成本低，易于安装，操作方便。

附图说明

图1为本发明的右视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为本发明的左视结构示意图。

图4为籽晶杆被卡紧状态时的卡紧套状态图。

图中的附图标记为：1转动盘；2导向盘；3波纹管；4安装架；5籽晶杆；6密封圈；7左侧固定板；8导向杆；9右侧固定板；10手柄；11调节螺钉；12直线轴承；13卡紧套；14观察玻璃。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1、图2、图3所示的一种用于蓝宝石晶体生长的洗晶结构包括安装架4、卡紧套13、导向盘2、转动盘1、波纹管3，能对籽晶杆5进行洗晶操作。

所述安装架4是底面是正方形的直四棱柱结构，且安装架4的底面中部开有通孔，卡紧套13穿设在安装架4的通孔中。所述卡紧套13为管型结构的卡紧套13，卡紧套13的中部开有圆形的中间孔，中间孔内相对开有两个缺口，籽晶杆5从卡紧套13的中间孔穿过，且当卡紧套13旋转时，籽晶杆5能够卡在两个缺口里实现卡紧。安装架4的侧面分别开有两个与通孔连通的安装孔，一个安装孔上装设有观察玻璃14，用于通过观察玻璃14观察卡紧套13的状态，另外一个安装孔用于穿入转动盘1的轴。

所述导向盘2为圆环结构的导向盘2，转动盘1安装在导向盘2上，且转动盘1能在导向盘2上做旋转运动。转动盘1的轴依次穿过导向盘2的内圆孔、安装架4的一个安装孔与卡紧套13连接，能通过带动卡紧套13转动，实现卡紧套13对籽晶杆5进行卡紧或者脱开；比如当转动盘1旋转30°时，卡紧套13能够跟着转动并且将籽晶杆5卡紧。在转动盘1的轴与导向盘2的内圆孔之间安装有密封圈6，用于实现转动盘1与导向盘2的密封连接。

所述波纹管3安装在导向盘2与安装架4之间，所述转动盘1的轴装设在波纹管3中；且在波纹管3与导向盘2连接处、波纹管3与安装架4的连接处，分别设置有密封圈6，用于保证籽晶杆5生长的密封真空环境要求。

导向盘2的外圆周上装有两个耳朵结构，每个耳朵结构中心位置开有直径为12mm的通孔，两个耳朵结构的孔中心点与导向盘2的外圆中心点处于水平一致。

耳朵装置包括直线轴承12、导向杆8、左侧固定板7、右侧固定板9、调节螺钉11、手柄10。所述导向杆8设有两根，且上、下两根导向杆8分别固定在左侧固定板7、右侧固定板9之间，所述直线轴承12安装在两根导向杆8上，并能在导向杆8上自由做直线运动。所述导向盘2通过外圆周上耳朵结构的通孔，安装直线轴承12，直线轴承12能带着导向盘2一起运动。所述手柄10的一端穿过右侧固定板9连接在导向盘2上，手柄10能推动导向盘2沿着导向杆8做直线运动；手柄10的另一端能用于手动操作洗晶，或者通过在手柄10的另一端安装电机等自动设备，实现自动操作洗晶。所述调节螺钉11分别设置在左侧固定板7、右侧固定板9上，能通过调整调节螺钉11的长度，控制导向盘2直线运动的幅度，进而控制洗晶时籽晶杆5摆动的幅度。

在具体操作时，通过旋转转动盘1，带动卡紧套13，使得卡紧套13卡主中间的籽晶杆5，可参考图4所示；洗晶完成，逆向旋转转动盘1，使得卡紧套13和籽晶杆5脱开。调节调节螺钉11的长度，确定其运动的直线距离，通过手柄10的来回推动，从而带动整个导向盘2沿着导向杆8做来回运动，实现了籽晶杆5的搅拌动作。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。